[发明专利]一种阻抗生物传感器及生物阻抗检测分析方法

摘要

本发明涉及一种阻抗生物传感器及生物阻抗分析方法，本发明的阻抗生物传感器包括微处理器、阻抗测量模块以及微电极模块；所述微处理器控制所述阻抗测量模块完成所述微电极模块的阻抗的获取和处理分析；所述阻抗测量模块通过设置阻抗测量芯片、高通滤波器、电压跟随器、I‑V缓冲器以及量程调节器，实现快速、精确的测量，同时本发明的生物传感器具有成本较低、频带较宽、精度较高、定量分析和现场检测等优点。

主权项

一种阻抗生物传感器，其特征在于，所述阻抗生物传感器包括微处理器、阻抗测量模块以及微电极模块，目标微生物吸附于所述微电极模块上从而改变所述微电极模块的阻抗；所述微处理器控制所述阻抗测量模块完成所述微电极模块的阻抗的获取，并对所述阻抗进行处理分析得到目标微生物浓度；所述阻抗测量模块包括：阻抗测量芯片，用于测量所述微电极模块的阻抗，所述阻抗测量芯片与所述微处理器连接，所述微处理器为所述阻抗测量芯片提供控制信号；高通滤波器，其输入端与所述阻抗测量芯片的激励信号输出端连接，用于过滤低频干扰信号；电压跟随器，其输入端连接所述高通滤波器的输出端，其输出端连接所述微电极模块的输入端，用于调节所述阻抗测量芯片输出的激励信号的直流偏置电压，从而消除所述微电极模块的输出端和输入端之间的直流分量差异；I‑V缓冲器，其输入端连接所述微电极模块的输出端，其输出端通过反馈电阻连接所述阻抗测量芯片的输入引脚VIN和RFB，用于将所述微电极模块输出的电流信号转换成电压信号并输入到所述阻抗测量芯片，并由所述阻抗测量芯片将接收的所述电压信号处理得到所述微电极模块的阻抗，再将所述微电极模块的阻抗传递给所述微处理器；以及量程调节器，其输入端连接所述微电极模块的输出端，其输出端连接所述I‑V缓冲器的输出端，用于为所述阻抗测量芯片提供多个测量档；所述微处理器包括分析计算单元，其根据所述阻抗测量芯片测量得到的所述微电极模块的阻抗得到此时所述微电极模块的电子转移电阻，并计算此时所述微电极模块的电子转移电阻与所述微电极模块未吸附目标微生物时的电子转移电阻的差值，作为电子转移电阻变化值，利用所述电子转移电阻变化值与目标微生物浓度的关系模型，分析得到对应的目标微生物浓度；所述分析计算单元包括模型构建子单元，其将所述微电极模块构成的检测体系转化为等效电路，并计算所述等效电路的阻抗，再根据所述等效电路的阻抗求取其实部，之后结合测量的阻抗的实部和对应的角频率，利用牛顿下山算法求取电子转移电阻；求取此时的所述电子转移电阻与所述微电极模块未吸附目标微生物时的电子转移电阻的差值，作为电子转移电阻变化值，建立所述电子转移电阻变化值与目标微生物浓度的关系模型。